常用熔焊原理知識

1、常用熔焊原理知識1 什么是焊接？常用的焊接方法分為哪幾類？通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件達到結(jié)合的一種加工工藝方法稱為焊接。工件可以用各種同類或不同類的金屬、非金屬材料（塑料、石墨、陶瓷、玻璃等），也可以用一種金屬與一種非金屬材料。金屬的焊接在現(xiàn)代工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，因此狹義地講，焊接通常就是指金屬材料的焊接。按照焊接過程中金屬材料所處的狀態(tài)不同，目前把焊接方法分為以下三類：熔焊 焊接過程中，將焊件接頭加熱至熔化狀態(tài)，不加壓力完成焊接的方法稱為熔焊。常用的熔焊方法有電弧焊、氣焊、電渣焊等。壓焊 焊接過程中，必須對焊件施加壓力（加熱或不加熱），以完成焊接的方法稱為壓焊

2、。常用的壓焊方法有電阻焊（對焊、點焊、縫焊）、摩擦焊、旋轉(zhuǎn)電弧焊、超聲波焊等。釬焊 焊接過程中，采用比母材熔點低的金屬材料作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點、低于母材熔點的溫度，利用液態(tài)釬料潤濕母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散實現(xiàn)連接焊件的方法稱為釬焊。常用的釬焊方法有火焰釬焊、感應(yīng)釬焊、爐中釬焊、鹽浴釬焊和真空釬焊等。2 焊接區(qū)內(nèi)有哪些氣體？其來源如何？焊接過程中，焊接區(qū)內(nèi)充滿大量氣體。用酸性焊條焊接時，主要氣體成分是CO、H2、H2O；用堿性焊條焊接時，主要氣體成分是CO、CO2；埋弧焊時，主要氣體成分是CO、H2。焊接區(qū)內(nèi)的氣體主要來源于以下幾方面：一是為了保護焊接區(qū)域不受空氣的侵

3、入，人為地在焊接區(qū)域添加一層保護氣體，如藥皮中的造氣劑（淀粉、木粉、大理石等）受熱分解產(chǎn)生的氣體、氣體保護焊所采用的保護氣體（CO2氣體、Ar氣）等；其次是用潮濕的焊條或焊劑焊接時，析出的氣體、保護不嚴而侵入的空氣、焊絲和母材表面上的雜質(zhì)（油污、鐵銹、油漆等）受熱產(chǎn)生的氣體，以及金屬和熔渣高溫蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣體等。3 試述氮、氫、氧對焊縫金屬的作用和影響氮 氮主要來自焊接區(qū)域周圍的空氣。手弧焊時，堆焊金屬中約含有0.025%的氮。氮是提高焊縫金屬強度、降低塑性和韌性的元素，也是在焊縫中產(chǎn)生氣孔的主要原因之一。氫 氫主要來源于焊條藥皮、焊劑中的水分、藥皮中的有機物，焊件和焊絲表面上的污物（鐵銹、油

4、污）和空氣中的水分等。各種焊接方法均使焊縫增氫，只是增氫的程度不同：手弧焊時用纖維素藥皮焊條焊得的焊縫含氫量比母材高出70倍；只有采用低氫型焊條施焊時，焊縫的含氫量才比較低；而用CO2氣體保護焊時，含氫量最低。氫使焊縫金屬的塑性性嚴重下降，促使在焊接接頭中產(chǎn)生氣孔和延時裂紋，并且還會在拉伸試樣的斷面上形成白點。氧 氧主要來源于空氣、藥皮和焊劑中的氧化物、水分及焊接材料表面的氧化物。隨著焊縫中含氧量的增加，其強度、硬度和塑性會明顯下降，還能引起金屬的熱脆、冷脆和時效硬化，并且也是焊縫中形成氣孔（CO氣孔）的主要原因之一?？傊?，進入焊縫金屬中的氮、氫、氧都是屬于有害的元素。4 為什么對焊接區(qū)域要進

5、行保護？如何保護？對焊接區(qū)域進行保護的目的是防止空氣侵入熔滴和熔池，減少焊縫金屬中的氮、氧含量。保護的方式有下列三種：氣體保護 例如，氣體保護焊時采用保護氣體（CO2、H2、Ar）將焊接區(qū)域與空氣隔離起來。渣保護 在熔池金屬表面覆蓋一層熔渣使其與空氣分開隔離，如電渣焊、埋弧焊。氣渣聯(lián)合保護 利用保護氣體和熔渣同時對熔化金屬進行保護，如手弧焊。5 如何減少焊縫金屬中的含氧量？對焊接區(qū)域進行保護、防止空氣與熔化金屬進行接觸是控制焊縫金屬中含氧量的重要措施，但是不能根本解決問題，因為氧還可以通過許多其它渠道進入焊縫中，要徹底堵塞這些渠道事實上是不可能的，因此目前只能采取措施，對已進入熔化金屬中的氧進

6、行脫氧處理。6 焊縫金屬常用的脫氧方法有哪些？利用熔渣或焊芯（絲）金屬與熔化金屬相互作用進行脫氧，是焊縫金屬常用的脫氧辦法。擴散脫氧 當(dāng)溫度下降時，原先熔解于熔池中的FeO會不斷地向熔渣進行擴散，從而使焊縫中的含氧量下降，這種脫氧方法稱為擴散脫氧。如果熔渣中有強酸性氧化物SiO2、TiO2等，它們會與FeO生成復(fù)合物，其反應(yīng)式為（SiO2+FeO）= FeOSiO2（TiO2+FeO）= FeOTiO2反應(yīng)的結(jié)果使熔渣中的自由FeO減少，這就使熔池金屬中的FeO不斷地向渣中擴散，焊縫金屬中的含量因此得以減少。酸性熔渣（如焊條J422、焊劑HJK431熔化所成的熔渣）中含有較多量的SiO2、Ti

7、O，所以其脫氧方法主要是擴散脫氧。但是在焊接條件下，由于熔池冷卻速度快，熔渣和液體金屬相互作用的時間短，擴散脫氧進行得很不充分，因此用酸性焊條（劑）焊成的焊縫，其含氧量還比較高，焊縫金屬的塑性和韌性也比較低。用脫氧劑脫氧 在焊芯、藥皮或焊絲中加入某種元素，使它本身在焊接過程中被氧化，從而保證被焊金屬及其合金元素不被氧化或已被氧化的金屬還原出來，這種用來脫氧的元素稱為脫氧劑。常用的脫氧劑有碳、錳、硅、鈦和鋁。堿性焊條的脫氧劑以鐵合金的形式加入到藥皮中去，如錳鐵、硅鐵等。埋弧焊常采用合金焊絲，如H08MnA、H10MnSi等。用脫氧劑脫氧的效果比擴散脫氧好得多，所以用堿性焊條施焊的焊縫，其含氧量比

8、用酸性焊條施焊時要低，塑性、韌性相應(yīng)得到提高，因此堿性焊條常用來焊合金鋼及重要的焊接結(jié)構(gòu)。7 如何減少焊縫金屬中的含氫量？減少焊縫金屬中含氫量的常用措施有：1） 烘干焊條的焊劑；2） 清除焊件和焊絲表面上的雜質(zhì)；3） 在藥皮和焊劑中加入適量的氟石（CaF2）、硅砂（SiO2），兩者都具有較好的去氫效果；4） 焊后立即對焊件加熱，進行后熱處理；5） 采用低氫型焊條、超低氫型焊條和堿性焊劑。8 試述焊縫金屬中硫的危害性。如何脫硫？硫是焊縫中常存的有害元素之一。硫能促使焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋、降低沖擊韌度和需腐蝕性，并能促使產(chǎn)生偏析。厚板焊接時，硫還會引起層狀撕裂。硫在液態(tài)金屬中以FeS的形式存在，熔渣

9、中的Mn、MnO、CaO具有一定的脫硫作用；其反應(yīng)式如下 Mn+FeS =MnS+Fe MnO+FeS=MnS+FeO CaO+FeS =CaS+FeO生成的MnS、CaS都進入熔渣中，由于MnO、CaO均屬堿性氧化物，在堿性熔渣中含量較多，所以堿性熔渣的脫硫能力比酸性熔渣強。9 試述焊金屬中磷的危害性。如何脫磷？磷也是焊縫中常存的有害元素之一。磷會增加鋼的冷脆性，大幅度地降低焊縫金屬的沖擊韌度，并使脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。焊接奧氏體類鋼或焊縫中含碳量較高時，磷也會促使焊縫金屬產(chǎn)生熱裂紋。磷在液態(tài)金屬中以Fe2P、P2O5形式存在。脫磷反應(yīng)可分為兩步進行：第一步是將磷氧化成P2O5；第二步使之與渣中

10、的堿性氧化物CaO生成穩(wěn)定的復(fù)合物進入熔渣。其反應(yīng)式為 2Fe2P+5（FeO=P2O5+11Fe P2O5+3（CaO）=（CaO）3P2O5 P2O5+4（CaO）=（CaO）4P2O5由于堿性熔渣中含有較多的CaO，所以脫磷效果比酸性熔渣要好。但是實際上，不論是堿性熔渣還是酸性熔渣，其最終的脫硫、脫磷效果仍不理想。所以目前控制焊縫中的硫、磷含量，只能采取限制原材料（母材、焊條、焊絲）中硫、磷含量的方法。10 什么是焊縫金屬的合金化？常用的合金化方式有哪些？合金化就是把所需要的合金元素，通過焊接材料過渡到焊縫金屬（或堆焊金屬）中去。合金化的目的：1）補償焊接過程中由于氧化、蒸發(fā)等原因造成的

11、合金元素的損失；2）改善焊縫金屬的組織和性能；3）獲得具有特殊性能的堆焊金屬。常用的合金化方式有：應(yīng)用合金焊絲；應(yīng)用藥芯焊絲或藥芯焊條；應(yīng)用合金藥皮或粘結(jié)焊劑；應(yīng)用合金粉末；應(yīng)用熔渣與金屬之間的置換反應(yīng)。11 什么是合金元素的過渡系數(shù)？合金元素在焊接過程中總有一部分因氧化、蒸發(fā)等原因損耗掉，不可能全部過渡到焊縫中去。合金元素的過渡系數(shù)是指焊接材料中的合金元素過渡到堆焊金屬中的數(shù)量與其原始含量的百分比，即 CF = CT式中 某合金元素的過渡系數(shù)（%）； CF堆焊金屬中某合金元素的含量； CT焊條（焊絲、焊劑）中某合金元素的原始總含量。手弧焊采用不同焊條型號時，合金元素的過渡系數(shù)，見表1。表1

12、手弧焊時合金元素的過渡系數(shù) （%）藥皮類型焊條型號CMnSiCrMo鈦 鈣 型低氫鈉型E4303E50154055484055506055655060556570808090由表1可知，堿性焊條（低氫鈉型）合金元素的過渡系數(shù)比酸性焊條（鈦鈣型）高。12 什么是焊接熔池的一次結(jié)晶？它有什么特點？熱源離開后，焊接熔池的金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過程，稱為焊接熔池的一次結(jié)晶。焊接熔池的一次結(jié)晶具有如下特點：熔池的體積小、冷卻速度大 電弧焊時，熔池體積最大約為30cm3，液態(tài)金屬的質(zhì)量不超過200g（單絲自動埋弧焊）。由于熔池的體積小，周圍又被冷金屬所包圍，所以熔池的冷卻速度很大，可達100/s，比鑄錠的

13、冷卻速度大幾百到上萬倍，這就使含碳量高、含合金元素較多的鋼材，在焊接接頭中出現(xiàn)淬火硬組織（馬氏體）和結(jié)晶裂紋。熔池中的液態(tài)金屬處于過熱狀態(tài) 對于低碳和低合金鋼，弧焊時熔池的平均溫度為（1770100），超過了材料的熔點，處于過熱狀態(tài)。因此合金元素的燒損比較嚴重。熔池是在運動狀態(tài)下結(jié)晶 熔焊時，熔池隨熱源作同速移動，在熔池中金屬的熔化和結(jié)晶過程同時進行，即熔池的前半部處在熔化過程，后半部處在結(jié)晶過程，故熔池內(nèi)的熔化金屬處于運動狀態(tài)下結(jié)晶。13 什么是偏析？焊縫中會產(chǎn)生哪幾種偏析現(xiàn)象？合金中各組成元素在結(jié)晶時分布不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。焊接熔池一次結(jié)晶過程中，由于冷卻速度快，已凝固的焊縫金屬中化學(xué)成

14、分來不及擴散，造成分布不均，產(chǎn)生偏析。焊縫中的偏析現(xiàn)象有以下三種：顯微偏析 熔池一次結(jié)晶時，最先結(jié)晶的結(jié)晶中心金屬最純，后結(jié)晶部分含其它合金元素和雜質(zhì)略高，最后結(jié)晶部分，即結(jié)晶的外端和前緣所含其它合金元素和雜質(zhì)最高。在一個柱狀晶粒內(nèi)部和晶粒之間的化學(xué)成分分布不均現(xiàn)象稱為顯微偏析。區(qū)域偏析 熔池一次結(jié)晶時，由于柱狀晶體的不斷長大和推移，會把雜質(zhì)“趕”向熔池中心，使熔池中心的雜質(zhì)含量比其它部位多，這種現(xiàn)象稱為區(qū)域偏析。焊縫的斷面形狀對區(qū)域偏析的分布影響很大。窄而深的焊縫，各柱狀晶的交界在其焊縫的中心，因此焊縫中心聚集有較多的雜質(zhì)，見圖1。這種焊縫在其中心部位極易產(chǎn)生熱裂紋。寬而淺的焊縫，雜質(zhì)則聚集

15、在焊縫的上部，見圖1b，這種焊縫具有較高的抗熱裂能力。層狀偏析 熔池在一次結(jié)晶的過程中，要不斷地放出結(jié)晶潛熱，當(dāng)結(jié)晶潛熱達到一定數(shù)值時，熔池的結(jié)晶就出現(xiàn)暫時的停頓。以后隨著熔池的散熱，結(jié)晶又重新開始，形成周期性的結(jié)晶，伴隨著出現(xiàn)結(jié)晶前沿液體金屬中雜質(zhì)濃度的周期變動，產(chǎn)生周期性的偏析稱為層狀偏析。層狀偏析集中了一些有害元素，因此缺陷往往出現(xiàn)在層狀偏析中。由層狀偏析所造成的氣孔，見圖2。14 如何改善焊縫一次結(jié)晶組織？什么是變質(zhì)處理？通過焊接材料（焊條、焊劑）向熔池中加入某些合金元素如V、Mo、Ti、Nb、A1、B、N等，可以細化晶粒，得到細晶組織，從而既可保證強度和塑性，又能提高抗裂性，這種方法

16、稱為變質(zhì)處理。變質(zhì)處理對改善焊縫的一次結(jié)晶組織十分有效。例如，E5015MoV焊條，就是在原來E5015焊條的基礎(chǔ)上，在藥皮中再加入少量的鉬鐵和釩鐵，它具有更高的抗裂性能。15 什么是焊縫金屬的二次結(jié)晶？一次結(jié)晶結(jié)束后，熔池就轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w的焊縫。高溫的焊縫金屬冷卻到室溫時，要經(jīng)過一系列的組織相變過程，這種相變過程稱為焊縫金屬的二次結(jié)晶。低碳鋼焊縫金屬二次結(jié)晶結(jié)束時，其組織為鐵素體加珠光體。由鐵碳合金狀態(tài)圖可知，其中鐵素體約占82%，珠光體約占18%，焊縫金屬的硬度約為83HBS。但鐵碳合金狀態(tài)圖是在材料極緩慢的冷卻條件下獲得的，實際上焊縫金屬二次結(jié)晶時的冷卻速度相當(dāng)快，因此組織中的珠光體含量會增

17、加，冷卻速度越高，珠光體含量也越多，焊縫的硬度和強度也隨之增加，例如，當(dāng)焊縫金屬的冷卻速度為110s時，其硬度可達96HBS，這就是為什么當(dāng)焊縫金屬為低碳鋼，冷卻時盡管并未出現(xiàn)淬火組織，但其硬度仍會增加的原因。16 多層多道焊為什么可以提高焊縫金屬的塑性？多層多道焊可以提高焊縫金屬的質(zhì)量，特別是塑性，這是因為后層（道）焊縫對前層（道）焊縫具有熱處理的作用，相當(dāng)于對前層（道）焊縫進行了一次正火處理，因而改善了二次組織。對最后一道焊縫，可在其焊縫上再施焊一條退火焊道。有的工廠，當(dāng)焊接接頭的彎曲試樣試驗不合格時，采取改變原來的焊接工藝參數(shù)的措施，將單層焊縫改成多層焊縫，用小電流進行快速施焊，對提高彎

18、曲試樣的試驗合格率（塑性指標）有一定效果。應(yīng)當(dāng)指出，多層多道焊對提高手弧焊的質(zhì)量效果較好。埋弧焊時，由于每層焊道厚度可達610mm，但次一層焊縫的熱作用只達34mm，所以熱處理效果較差。17 什么是焊接熱循環(huán)？焊接熱循環(huán)的主要參數(shù)有哪些？在焊接熱源作用下，焊件上某點的溫度隨時間變化的過程稱為該點的焊接熱循環(huán)。當(dāng)熱源向該點靠近時，該點的溫度隨之升高，直到達到最大值；隨著熱源的離開，溫度又逐漸降低，整個過程可以用一條曲線來表示，這種曲線稱為焊接熱循環(huán)曲線，見圖3。顯然，在焊縫兩側(cè)距焊縫遠近不同的各點，所經(jīng)歷的熱循環(huán)并不相同，距焊縫越近的各點，加熱達到的最高溫度越高，越遠的各點加熱的最高溫度越低。焊

19、接熱循環(huán)的主要參數(shù)是加熱速度、加熱所達到的最高溫度、在組織轉(zhuǎn)變溫度以上停留的時間和冷卻速度。單層電弧焊和電渣焊低合金鋼時的熱循環(huán)參數(shù)見表2。表2 低合金鋼的焊接熱循環(huán)參數(shù)板厚（mm）焊接方法焊接線能量（J/cm）900時的加熱速度(/s)900以上的停留時間（s）冷卻速度（/s）備 注加熱時冷卻時900500123510152550110110220鎢極氬弧焊鎢極氬弧焊埋弧焊埋弧焊埋弧焊埋弧焊埋弧焊電渣焊電渣焊電渣焊電渣焊840108037807140193204200010500050400067200011760009660001700120070040020010060473.53.00

20、.40.62.02.54.09.025.0162.036.0125.01441.21.85.57132275335168312395240120544022951.02.30.830.860301295210.30.70.280.25對接開形坡口對接開形坡口對接開形坡口，有焊劑墊對接開形坡口，有焊劑墊開V形坡口，有焊劑墊開V形，坡口有焊劑墊開V形，坡口有焊劑墊雙絲三絲板極雙絲18 什么是焊接線能量？如何計算？熔焊時，由焊接能源輸入給單位長度焊縫上的能量，稱為焊接線能量，用下式表示為 IU = 式中 I焊接電流（A）； U電弧電壓（V）； 焊接速度（cm/s）； q線能量（J/cm）。 例如，板

21、厚12mm，進行雙面開形坡口埋弧焊，焊絲4mm，I=650A，U=38V，=0.9cm/s。，則焊接線能量q為 IU 65038 = = = 27444 J/cm 0.9線能量綜合了焊接電流、電弧電壓和焊接速度三大焊接工藝參數(shù)對焊接熱循環(huán)的影響。線能量增大時，熱影響區(qū)的寬度增大，加熱到高溫的區(qū)域增寬，在高溫的停留時間增長，同時冷卻速度減慢，見表3。表3 線能量對焊接熱循環(huán)的影響線 能 量（J/cm）預(yù)熱溫度（）1100以上停留時間（s）650的冷卻速（/s）2000020000384003840027260272605516.517144.44.41.419 焊接時，如何選擇線能量？生產(chǎn)中，根

22、據(jù)不同的材料成分，在保證焊縫成形良好的前提下，適當(dāng)調(diào)節(jié)焊接工藝參數(shù)，以合適的線能量進行焊接，可以保證焊接接頭具有良好的性能。例如，焊件裝配定位焊時，由于焊縫長度短，截面積小，冷卻速度快，焊縫容易開裂，特別是對于一些淬硬傾向較大的鋼種更是如此，此時應(yīng)該選擇較大的線能量進行焊接，以防焊縫開裂。但是對于強度等級較高的低合金鋼、低溫鋼，線能量必須嚴格控制，因為線能量增大會導(dǎo)致焊接接頭塑性和韌性的下降。特別是當(dāng)焊接奧氏體不銹鋼時，為了提高焊接接頭的耐蝕性，一定要采用小電流、快速焊的工藝參數(shù)，使線能量保持在最低值。20 什么是預(yù)熱？預(yù)熱有何作用？焊前對焊件整體或焊接區(qū)域局部進行加熱的工藝手段稱為預(yù)熱。對于

23、焊接強度級別較高、有淬硬傾向的鋼材、導(dǎo)熱性能特別良好的材料、厚度較大的焊件，以及當(dāng)焊接區(qū)域周圍環(huán)境溫度太低時，焊前往往需要對焊件進行預(yù)熱。預(yù)熱的主要目的是降低焊接接頭的冷卻速度，預(yù)熱溫度見表3。從表中可以看出，預(yù)熱能夠降低冷卻速度，但又基本上不影響在高溫停留的時間，這是十分理想的。所以當(dāng)焊接具有淬硬傾向的鋼材時，降低冷卻速度減小淬硬傾向的主要工藝措施，是進行預(yù)熱，而不是增大線能量。21 什么是層間溫度？如何正確選擇層間溫度？對焊件進行多層多道焊時，當(dāng)焊接后道焊逢時，前道焊縫的最低溫度，稱為層間溫度。對于要求預(yù)熱焊接的材料，當(dāng)需要進行多層焊時，其層間溫度應(yīng)等于或略高于預(yù)熱溫度，如層間溫度低于預(yù)熱

24、溫度，應(yīng)重新進行預(yù)熱。焊接奧低體不銹鋼時，為保持焊接接頭有較高的耐蝕性，需要有較快的冷卻速度，因此此時需要控制較低的層間溫度，即在前道焊縫冷卻到較低溫度時，再進行后道焊縫的焊接。22 什么是焊接影響區(qū)？它有什么特性？焊接（或切割）過程中，緊靠焊縫的母材因受熱影響（但未熔化）而發(fā)生金相組織力學(xué)性能變化的區(qū)域稱為焊接熱影響區(qū)。熔焊時，焊接接頭由兩個相互聯(lián)系、而其組織和性能又有區(qū)別的兩個部分，即焊縫區(qū)和熱影響區(qū)所組成。實踐表明，焊接接頭的質(zhì)量不僅決定于焊縫區(qū)，并且在相當(dāng)程度上還決定于熱影響區(qū)，有時熱影響區(qū)存在的問題比焊縫區(qū)還要復(fù)雜，特別是合金鋼焊接時更是如此。所以，研究、掌握熱影響區(qū)在焊接過程中組織

25、和性能的變化，有著十分重要的意義。23 試述固態(tài)無組織轉(zhuǎn)變材料的焊接熱影響區(qū)特點。固態(tài)無組織轉(zhuǎn)變的純金屬（如A1、Cu、Ni、MoT W等）以及單相固溶體合金（如Zn的質(zhì)量分數(shù)39%的黃銅，Ni-Cu合金以及超低碳鉻鎳奧氏體不銹鋼和超低碳高鉻純鐵素體不銹鋼等）在加熱和冷卻時都不會發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，因此其焊接熱影響區(qū)非常簡單，只有過熱區(qū)和再結(jié)晶區(qū)（母材焊前為冷軋狀態(tài)）兩個區(qū)段，見圖4。過熱區(qū) 由于這類材料在冷卻過程中沒有任何組織轉(zhuǎn)變，因此加熱過程中長大了的晶粒在冷卻過程中不會有組織轉(zhuǎn)變引起的重結(jié)晶細化作用，所以過熱區(qū)內(nèi)的晶粒長得十分粗大，并且無法通過熱處理（如鋼材的正火處理）來進行細化。過熱區(qū)內(nèi)材料

26、的塑性和韌性很差，為此應(yīng)該采用小線能量進行焊接，并且要盡量防止在同一部位進行重復(fù)焊接，以免晶粒越長越大。再結(jié)晶區(qū) 如母材焊前處于冷軋狀態(tài)，焊后過熱區(qū)和母材之間存在著一個具有較細晶粒的再結(jié)晶區(qū)。但在再結(jié)晶區(qū)中，由于冷軋狀態(tài)的母材組織發(fā)生了再結(jié)晶，原先冷軋過程中的冷作硬化效應(yīng)完全消失，因此強度降低但塑性得到了改善。如果母材焊前是處于熱軋狀態(tài)或冷軋后的退火狀態(tài)，則焊后熱影響區(qū)無再結(jié)晶區(qū)。24 試述固態(tài)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的純金屬或單相合金的焊接熱影響區(qū)特點。Fe、Mn、Ti、Co等金屬屬于固態(tài)有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的純金屬以及以這些金屬為基能形成有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變的單相合金，其焊接熱影響區(qū)可分成過熱區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、不完

27、全重結(jié)晶區(qū)（單相合金）和再結(jié)晶區(qū)幾個區(qū)段，見圖5。其特別是除了23例題中所講過的過熱區(qū)和再結(jié)晶區(qū)外，還有一個由同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變引起的重結(jié)晶區(qū)，這一區(qū)位于過熱區(qū)和再結(jié)晶區(qū)之間，其組織特征為由重結(jié)晶組織轉(zhuǎn)變而引起的晶粒細化，即相當(dāng)于鋼材進行正火處理后所得到的細晶組織，這一區(qū)段的沖擊韌性較高。如果母材是單相合金，如-Ti和純Ti相比較，在固態(tài)下都只有一個的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，它們在高溫時均為相，低溫時均為相，所不同之處是純金屬的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在某一固定溫度下進行的，而單相合金的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是在某一溫度范圍內(nèi)進行的，因此其熱影響區(qū)的重結(jié)晶區(qū)還可進一步分為重結(jié)晶區(qū)和不完全重結(jié)晶區(qū)兩部分。此外，有些具有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變

28、的純金屬，如Ti和Co等、單相合金如-Ti，在快速冷卻條件下會產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變，如純Ti和-Ti合金，快速冷卻時在焊接熱影響區(qū)都能發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變，稱為鈦馬氏體。25 試述不易淬火鋼的焊接熱影響區(qū)特點。不易淬火鋼，如低碳鋼和合金元素較少的低合金高強鋼（16Mn、15MnTi、15MnV鋼），在固態(tài)下合金中除了有同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變外，還有成分變化和第二相析出，即共析轉(zhuǎn)變和 Fe3C的析出，其焊接熱影響區(qū)可分為過熱區(qū)、重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)和再結(jié)晶區(qū)等四個區(qū)段，見圖6。過熱區(qū)（又稱粗晶區(qū)） 該區(qū)緊鄰焊縫，溫度范圍是從晶粒急劇長大的溫度開始，一直到固相線的溫度區(qū)間為止，對低碳鋼為11001490。該區(qū)母材中的鐵素

29、體和珠光體全部變?yōu)閵W氏體，奧氏體晶粒長得非常粗大，冷卻后使金屬的沖擊韌度大大降低，一般比基本金屬低25%30%，是熱影響區(qū)中的薄弱環(huán)節(jié)。重結(jié)晶區(qū)（又稱正火區(qū)域或細晶區(qū)） 指過熱區(qū)以下，加熱溫度在A3以上的區(qū)域，對低碳鋼為9001100。空冷后得到均勻而細小的鐵素體和珠光體，相當(dāng)于熱處理中的正火組織。重結(jié)晶區(qū)由于晶粒細小均勻，因此既具有較高的強度，又有較好的塑性和韌性，這是熱影響區(qū)中綜合力學(xué)性能最好的區(qū)域。但由于整個焊接接頭的性能取決于接頭中的最薄弱區(qū)域，所以該區(qū)性能雖好，但卻發(fā)揮不了作用。不完全重結(jié)晶區(qū)（又稱不完全正火區(qū)或部分相變區(qū)） 指加熱溫度在Ac1Ac3之間的區(qū)域，對低碳鋼為750900

30、。該區(qū)母材中的全部珠光體和部分鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)榫Я１容^細小的奧氏體，但仍保留部分鐵素體。冷卻時，奧氏體又轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉蔫F素體和珠光體，而未溶入奧氏體的鐵素體不發(fā)生轉(zhuǎn)變，晶粒比較粗大，故冷卻后的組織晶粒大小極不均勻，所以力學(xué)性能也不均勻，強度有所下降。再結(jié)晶區(qū) 指加熱溫度在450Ac1之間的區(qū)域，對低碳鋼為450750。對于經(jīng)過壓力加工，即經(jīng)過塑性變形的母材，晶粒發(fā)生破碎現(xiàn)象，在此溫度區(qū)域內(nèi)，再次變成完整的晶粒，稱為再結(jié)晶。在本區(qū)域沒有發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，組織沒有變化，因此金屬的力學(xué)性能變化不大，僅塑性稍有改善。對于焊前未經(jīng)塑性變形的母材，本區(qū)不出現(xiàn)。26 什么是魏氏組織？它對焊接接頭的性能有何影響？不

31、易淬火鋼焊接熱影響區(qū)中的過熱區(qū)，由于奧氏體晶粒長得非常粗大，這種粗大的奧氏體在較快的冷卻速度下會形成一種特殊的過熱組織，其組織特征為在一個粗大的奧氏體晶粒內(nèi)會形成許多平行的鐵素體針片，在鐵素體針片之間的剩余奧氏體最后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w，這種過熱組織稱為魏氏組織。魏氏組織不僅晶粒粗大，而且由于大量鐵素體針片形成的脆弱面，使金屬的韌性急劇下降，這是不易淬火鋼焊接接頭變脆的一個主要原因。魏氏組織的形成決定于過熱區(qū)的過熱程度，即金屬在高溫下停留的時間。手弧焊時，熱影響區(qū)在高溫下停留的時間較短，晶粒長大并不嚴重；而電渣焊時，熱影響區(qū)在高溫下停留的時間很長，晶粒嚴重長大。因此，電渣焊就比手弧焊容易出現(xiàn)粗大的魏氏組織。對于同一種焊接方法，施焊時采用的線能量越大，高溫下停留的時間越長，過熱越嚴重，奧氏體晶粒長得越粗大，越容易得到魏氏組織，焊接接頭的性能就越差，這是低碳鋼焊接時引起熱影響區(qū)性能變壞的一個主要問題。27 試述易淬火鋼的焊接熱影響區(qū)特點。易淬火鋼包括碳鋼（35、40、45、50鋼）、低碳調(diào)質(zhì)高強鋼（C0.25%）、中碳調(diào)質(zhì)高